CN210704811U - 一种差动式机器人双臂结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种差动式机器人双臂结构，由差动式关节组成，包括胸肩部分，以胸肩部分中心轴线对称连接两条结构相同的手臂，每条手臂由上至下依次包括肩肘关节连接件、肘关节、肘关节连接件、肘关节及下臂，整个双臂结构包括胸肩部分、两个肩肘关节连接件、两个肘关节连接件、四个相同的肘关节，各个部分之间通过螺钉固连；肘关节整体呈圆柱形，所述胸肩部分内左右对称安装有两个肩关节机械传动部分，肘关节中安装有肘关节机械传动，两个肩关节机械传动部分的输出具有两个转轴相互垂直的旋转自由度，肘关节机械传动的输出也具有两个转轴相互垂直的旋转自由度。该双臂结构共有12个自由度，形态接近人形手臂，与人体接触能完成类似公主抱的工作。

Description

一种差动式机器人双臂结构

技术领域

本实用新型涉及人形服务机器人技术领域，具体涉及一种差动式机器人双臂结构。

背景技术

随着社会的不断的发展，人们对于日常生活的需求日益增长，医疗护理、家庭服务机器人化的呼声越来越高。人形服务机器人是具有人类的外形特征和行动能力的智能机器人，可通过手臂和身体的协调完成一些简单的功能。人形服务机器人以与人近似的形态出现，对人类来说就不会感到陌生，也不会产生排斥心理，更容易被人接受，所以人形服务机器人在医疗护理以及家庭服务方面有显著的优势。在医疗护理和家庭服务过程中被护理人的转运是必不可少环节。在搬移被护理人的过程中，相关护理人员不仅要进行体力劳动，还要时刻注意减少对病人造成的痛苦和伤害，这不仅使医护人员的劳动强度和心理负担远高于其他职业工作者，还会使其患上腰肌劳损等职业病，甚至更严重的将会使他们失去工作能力。

现有的人形服务机器人手臂基本参照工业机器人的结构进行设计。一个缺点是在多自由度的要求下，机器人手臂关节过多，外形不够接近人形手臂；另一个缺点是在较大负载的需求下，机器人手臂的体积较大。这两个缺点使现有的人形服务机器人手臂在实际使用中有较大的局限性，不适宜与人体接触以完成类似公主抱的工作。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种差动式机器人双臂结构。该机器人双臂总共有12个自由度，形态接近人形手臂，可以像人的手臂一样灵活运动。

本实用新型解决所示的技术问题采用的方案是，提供一种差动式机器人双臂结构，由差动式关节组成，包括胸肩部分，以胸肩部分中心轴线对称连接两条结构相同的手臂，每条手臂由上至下依次包括肩肘关节连接件、肘关节、肘关节连接件、肘关节及下臂，其特征在于：

整个双臂结构包括胸肩部分、两个肩肘关节连接件、两个肘关节连接件、四个相同的肘关节，各个部分之间通过螺钉固连；肘关节整体呈圆柱形，

所述胸肩部分内左右对称安装有两个肩关节机械传动部分，肘关节中安装有肘关节机械传动，两个肩关节机械传动部分的输出具有两个转轴相互垂直的旋转自由度，肘关节机械传动的输出也具有两个转轴相互垂直的旋转自由度；肩肘关节连接件的两端分别连接肩关节机械传动部分的输出端及肘关节的固定端，肘关节连接件一方面连接与肩肘关节连接件连接的肘关节的肘关节机械传动的输出，一方面连接另一个肘关节的固定端；远离肩肘关节连接件的肘关节的肘关节机械传动的输出连接下臂。

所述肩关节机械传动部分采用双电机-蜗轮蜗杆-主动锥齿轮形式传动实现差动控制，肘关节机械传动采用两组电机-准双面齿轮-主动锥齿轮形式传动实现差动控制。

所述肩关节机械传动部分由肩关节第一传动链、肩关节第二传动链，肩关节差动部分组成，肩关节第一传动链与肩关节第二传动链安装在胸肩部分的胸腔中，肩关节第一传动链与肩关节第二传动链的结构相同，只是在胸腔中的空间布置有差异，

所述肩关节第一传动链由肩关节编码器、肩关节电机、肩关节减速器、肩关节减速器安装座、肩关节主动直齿轮，肩关节从动直齿轮、蜗杆轴、蜗杆、蜗杆轴套、第一蜗杆轴承、第二蜗杆轴承，蜗轮组成；肩关节编码器安装在肩关节电机末端，肩关节电机的电机轴与肩关节减速器的输入端通过联轴器连接，肩关节减速器与肩关节减速器安装座通过螺钉固连，肩关节减速器安装座通过螺钉安装在胸肩部分的胸前面板的肩关节减速器安装座的安装孔上；肩关节主动直齿轮通过平键和顶丝安装在肩关节减速器的输出轴上，肩关节从动直齿轮通过平键安装在蜗杆轴上，并与肩关节主动直齿轮啮合；蜗杆通过平键安装在蜗杆轴上，一端通过蜗杆轴的轴肩定位，另一端通过蜗杆轴套定位；蜗杆轴两端通过第一蜗杆轴承与第二蜗杆轴承支撑，蜗杆与蜗轮啮合；

所述肩关节差动部分是一个对称结构，由肩关节锥齿轮轴、2个对称布置的肩关节主动锥齿轮、肩关节从动锥齿轮，肩关节T形轴、2个对称布置的肩关节差动轴承、肩关节差动轴承座、2个肩关节锥齿轮轴套、肩关节传动法兰连接件、肩关节传动轴承、肩关节传动法兰、肩关节传动轴承挡板；肩关节差动部分的对称平面过肩关节T形轴轴线且与肩关节锥齿轮轴轴线垂直；

肩关节主动锥齿轮与蜗轮之间通过螺钉固连，且两者回转轴重合，蜗轮另一端面与肩关节差动轴承座通过螺钉固连，且两者回转轴重合。肩关节差动轴承外圈与肩关节差动轴承座配合，一端通过肩关节差动轴承座的孔肩定位，另一端不进行定位，肩关节差动轴承内圈与肩关节锥齿轮轴配合，一端通过肩关节锥齿轮轴的轴肩定位，另一端通过肩关节锥齿轮轴套定位；所述肩关节从动锥齿轮同时与上下两个肩关节主动锥齿轮相啮合，在上下两个肩关节主动锥齿轮之间的肩关节锥齿轮轴上安装肩关节T形轴，所述肩关节T形轴的短边帽端上设有与肩关节锥齿轮轴相配合的圆孔，肩关节T形轴的长边轴端穿过肩关节从动锥齿轮和肩关节传动法兰连接件；肩关节传动法兰连接件的一端与肩关节从动锥齿轮接触，另一端与肩关节传动法兰接触，三者回转轴重合，并通过螺钉固连；肩关节传动轴承外圈与肩关节回转体支架上的轴承孔配合，一端由肩关节回转体支架上的轴承孔孔肩定位，另一端由肩关节传动轴承挡板定位，肩关节传动轴承挡板通过螺钉固定在肩关节回转体支架的内端面上，能挡住肩关节传动轴承内侧外圈；肩关节传动轴承内圈与肩关节传动法兰连接件配合，一端由肩关节传动法兰连接件的轴肩定位，另一端由肩关节传动法兰的端面定位。

所述肘关节机械传动由两条并行的传动链肘关节第一传动链、肘关节第二传动链以及肘关节差动部分组成；两组传动链结构相同，在空间布置上是中心对称关系；

所述肘关节第一传动链由肘关节编码器、肘关节电机、肘关节减速器、肘关节减速器安装座、肘关节主动直齿轮、肘关节从动直齿轮、准双曲面齿轮大轮、准双曲面齿轮小轮、面对面安装的一对小轮轴承组成；

肘关节编码器安装在肘关节电机末端，肘关节电机轴是D形轴，肘关节主动直齿轮通过顶丝安装在肘关节电机的输出轴上；肘关节从动直齿轮与肘关节减速器的输入端通过平键连接以及顶丝定位，并与肘关节主动直齿轮啮合；准双曲面齿轮小轮通过平键与肘关节减速器的输出端连接，肘关节减速器与肘关节减速器安装座通过螺钉固连，肘关节减速器安装座通过螺钉安装在肘关节的肘关节臂腔上；面对面安装的一对小轮轴承固定在准双曲面齿轮小轮与肘关节减速器的输出端连接位置附近，准双曲面齿轮小轮与准双曲面齿轮大轮啮合；

所述肘关节差动部分包括肘关节锥齿轮轴、两个肘关节主动锥齿轮、肘关节从动锥齿轮、两个主动轮衬套、从动轮衬套、肘关节T形轴、两个推力轴承、肘关节传动法兰连接件、肘关节传动轴承、肘关节传动法兰；

肘关节差动部分是一个对称结构，对称平面过肘关节T形轴轴线且与肘关节锥齿轮轴轴线垂直，肘关节主动锥齿轮的内孔与主动轮衬套外圈过盈配合，主动轮衬套的内圈与肘关节锥齿轮轴间隙配合，肘关节主动锥齿轮与准双曲面齿轮大轮之间通过螺钉固连，且两者回转轴重合；推力轴承用于承受肘关节主动锥齿轮指向大端的轴向力；肘关节传动法兰连接件的一端与肘关节从动锥齿轮接触，另一端与肘关节传动法兰接触，三者回转轴重合，并通过螺钉固连；肘关节传动轴承外圈与肘关节回转体支架上的轴承安装孔配合，肘关节传动轴承外圈的内侧端由肘关节回转体支架上的轴承安装孔孔肩定位，另一端由肘关节传动轴承挡板定位；肘关节传动轴承内圈与肘关节传动法兰连接件配合，一端由肘关节传动法兰连接件的轴肩定位，另一端由肘关节传动法兰端面定位；所述肘关节T形轴的短边帽端上设有与肘关节锥齿轮轴相配合的圆孔，肘关节T形轴的长边轴端穿过肘关节从动锥齿轮和肘关节传动法兰连接件，并与从动轮衬套内圈配合。

所述胸肩部分还包括胸腔、2个肩关节回转体、2个肩关节回转体角位移测量装置、2个肩关节传动法兰角位移测量装置；2个肩关节回转体与胸腔的左右两端连接，形成的空间内对称安装两个肩关节机械传动部分，在肩关节回转体与胸腔连接位置的上部中心外侧安装有肩关节回转体角位移测量装置，在肩关节回转体的对称中心的外侧安装肩关节传动法兰角位移测量装置，各部分之间通过螺钉连接。

所述肘关节还包括肘关节腔体、肘关节回转体、肘关节回转体角位移测量装置、肘关节传动法兰角位移测量装置；肘关节机械传动的零部件一部分安装在肘关节腔体内部，另一部分安装在肘关节回转体与肘关节腔体形成的空腔内，肘关节回转体与肘关节腔体之间通过一对圆锥滚子轴承连接；肘关节处于初始状态时呈长圆柱体形状；肘关节回转体角位移测量装置安装在肘关节机械传动的肘关节锥齿轮轴上，用于测量肘关节回转体的角位移；肘关节传动法兰角位移测量装置安装在肘关节回转体的肘关节回转体支架上，用于测量肘关节传动法兰的角位移。

所述肘关节腔体包括肘关节传动端盖、肘关节电机安装座、肘关节传动座、2个肘关节固定板；肘关节传动端盖、肘关节电机安装座、肘关节减速器安装座依次连接形成一个圆柱体，在肘关节减速器安装座的外侧对称固定两个肘关节固定板，各部分之间通过螺钉固连，形成一个腔体；所述肘关节固定板具有吊耳，吊耳上设置有圆柱凸台，吊耳内侧的固定板上设有两个安装孔，吊耳内侧的固定板与肘关节减速器传动座通过螺钉固定，吊耳下部的固定板与肘关节减速器传动座的凹陷部分固定在一起；所述吊耳外侧的固定板上设有弓形面；

所述肘关节回转体是一个对称结构，由个对称布置的肘关节回转块、肘关节传动轴承挡板、肘关节支架；肘关节支架的两端分别连接两个肘关节回转块的内侧面，在肘关节支架和两个肘关节回转块的外端面上固定肘关节传动轴承挡板，四个部件形成圆柱形结构，具有内部空腔，各部分之间通过螺钉固连。

所述电机采用maxon直流电机。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型考虑到人的手臂结构，人的手臂有3个关节，分别是肩关节，肘关节，腕关节，其中肘关节2个自由度、肩关节3个自由度，为将机器人双臂肘关节与肩关节与人的肘关节和肩关节活动方式接近，采用模块化的思想，将机器人双臂分成5个模块，其中一个胸肩部分模块，4个肘关节模块，4个肘关节模块结构相同，模块之间采用连接件和螺钉连接，方便拆卸、安装和搬运。该实用新型的胸肩部分与肘关节均采用差动结构，可以使关节实现两个转轴相互垂直的转动自由度，实现两个方向的转动，在动作形式上更加接近人的肩关节和肘关节，使机器人在服务过程中机器人双臂的动作更加拟人化。

2)胸肩部分及肘关节均采用将小体积电机(功率越小，电机的尺寸越小，传动链将扭矩放大，功率消耗小)与多级传动链(作用是放大电机扭矩)形式安装在机器人胸腔或圆柱形手臂臂腔的结构中，将手臂腔体做成圆柱形也使得机器人双臂的在外形上更加接近人形手臂，使机器人手臂在外形上更接近人形手臂，同时可以满足较大的负载要求；机器人的关节传动链有蜗轮蜗杆或者准双曲面齿轮，使关节具有机械自锁性，即不需要电机制动装置，机器人双臂也可以保持动作，同时也减少了电机伺服时间，更加省能与安全。

3)该实用新型使用小体积电机以及高减速比(高减速比指1：400～600，优选肩关节1：480，肘关节1：600)传动链，可以安装在手臂和胸部的腔体内，同时提供较大的输出扭矩，利用差动结构使一个关节实现两个自由度的运动，外形上接近人形手臂，具有较好的实用性，与人体接触可以完成类似公主抱的工作。

附图说明

图1是机器人双臂立体结构示意图；

图2是胸肩部分的结构示意图；

图3是肘关节的结构示意图；

图4是胸肩部分胸腔的结构示意图；

图5是肩关节回转体的结构示意图；

图6是肩关节回转块的装配关系示意图；

图7是肩关节机械传动部分的结构示意图；

图8是肩关节第一传动链的结构示意图；

图9是肩关节差动部分结构示意图；

图10是肩关节回转体角位移测量装置的结构示意图；

图11是肩关节传动法兰角位移测量装置的结构示意图；

图12是肘关节腔体的结构示意图；

图13是肘关节回转体的结构示意图；

图14是肘关节回转块的装配关系示意图；

图15是肘关节机械传动部分的结构示意图；

图16是肘关节第一传动链的结构示意图；

图17是肘关节差动部分结构示意图；

图18是肘关节回转体角位移测量装置的结构示意图；

图19是肘关节节传动法兰角位移测量装置的结构示意图；

在上述附图中：1.胸肩部分，2.肘关节，3.肘关节连接件，4.肩肘连接件，11.肩关节传动法兰角位移测量装置，12.肩关节回转体，13.肩关节机械传动部分，14.肩关节回转体角位移测量装置，15.胸腔，21.肘关节回转体，22.肘关节传动法兰角位移测量装置，23.肘关节机械传动，24.肘关节回转体角位移测量装置，25.肘关节腔体，151.肩关节下固定板，152.肩关节上固定板，153.胸前面板，154.胸后面板，121.肩关节回转块，122.肩关节回转体支架，1211.肩关节回转体轴承外圈挡板，1212.肩关节回转体轴承内圈挡块，1213.肩关节回转体轴承，1214.肩关节回转件，131.肩关节第一传动链，132.肩关节第二传动链，133.肩关节差动部分，13101.肩关节减速器、13102.肩关节电机、13103.肩关节编码器，13104.第一蜗杆轴承，13105.蜗杆，13106.蜗轮，13107.蜗杆轴套，13108.第二蜗杆轴承，13109.蜗杆轴，13110.肩关节从动直齿轮，13111.肩关节主动直齿轮，13112.肩关节减速器安装座，13301.肩关节差动轴承，13302.肩关节锥齿轮轴套，13303.肩关节锥齿轮轴，13304.肩关节差动轴承座，13305.肩关节主动锥齿轮，13306.肩关节传动法兰连接件，13307.关节传动轴承挡板，13308.肩关节传动轴承，13309.肩关节传动法兰，13310.肩关节T形轴，13311.肩关节从动锥齿轮，141.肩关节回转体电位器安装座，142.肩关节回转体电位器，143.肩关节回转体电位器传动件，144.一字槽螺钉，111.肩关节传动法兰电位器安装座，112.肩关节传动法兰电位器，113.肩关节传动法兰电位器传动件，251.肘关节固定板，252.肘关节传动座，253.肘关节电机安装座，254.肘关节传动端盖，211.肘关节回转块，212.肘关节传动轴承挡板，213.肘关节回转体支架，2111.肘关节回转体轴承外圈挡板，2112.肘关节回转体轴承，2113.肘关节回转体轴承内圈挡板，2114.肘关节回转件，231.肘关节差动部分，232.肘关节第一传动链，233.肘关节第二传动链，23201.肘关节从动直齿轮，23202.肘关节减速器，23203.肘关节减速器安装座，23204.小轮第一轴承，23205.小轮第二轴承，23206.准双曲面齿轮小轮，23207.准双曲面齿轮大轮，23208.肘关节编码器，23209.肘关节电机，23210.肘关节主动直齿轮，23101内六角螺钉，23102.肘关节锥齿轮轴，23103.推力滚子轴承，23104.主动锥齿轮衬套，23105肘关节主动锥齿轮，23106.肘关节从动锥齿轮，23107.肘关节传动法兰，23108.肘关节传动法兰连接件，23109.肘关节传动轴承，23110.从动锥齿轮衬套，23111.肘关节T形轴，241.肘关节回转体主动齿轮，242.肘关节回转体从动齿轮，243.肘关节回转体齿轮支架，244.肘关节回转体电位器，245.肘关节回转体电位器安装座，221.肘关节传动法兰从动齿轮，222.肘关节传动法兰齿轮支架，223.肘关节传动法兰电位器安装座，224.肘关节传动法兰电位器，225.肘关节传动法兰主动齿轮。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型加以进一步说明，但并不以此作为对本申请保护范围的限定。

本实用新型一种差动式机器人双臂结构，由差动式关节组成，该差动式机器人双臂结构(见图1)包括胸肩部分1，以胸肩部分1中心轴线对称连接两条结构相同的手臂，每条手臂由上至下依次包括肩肘关节连接件4、肘关节2、肘关节连接件3、肘关节2及下臂(图中未绘出)，整个双臂结构主要包括4个相同的肘关节2、胸肩部分1、2个相同的肩肘关节连接件4、2个相同的肘关节连接件3，各个部分之间通过螺钉固连。

所述胸肩部分1如图2所示，是一个左右对称结构，由胸腔15、2个肩关节回转体12、2个肩关节机械传动部分13、2个肩关节回转体角位移测量装置14、2个肩关节传动法兰角位移测量装置11组成。2个肩关节回转体12与胸腔的左右两端连接，形成的空间内对称安装2个肩关节机械传动部分13，肩关节机械传动部分13通过直齿轮、蜗轮蜗杆、锥齿轮方式进行传动，在肩关节回转体12与胸腔15连接位置的上部中心外侧安装有肩关节回转体角位移测量装置14，在肩关节回转体12的对称中心的外侧安装肩关节传动法兰角位移测量装置11，各部分之间通过螺钉连接。

所述胸腔15如图4所示，是一个左右对称结构，由胸前面板153、胸后面板154、2块肩关节上固定板152、2块肩关节下固定板151组成，各部分之间通过螺钉固连，形成一个胸腔。所述肩关节上固定板152一端为圆弧形，在圆弧形上设有轴承安装孔，另一端为设有半圆形缺口的矩形，半圆形缺口与轴承安装孔之间的肩关节上固定板上设有镂空孔，2个肩关节上固定板152的半圆形缺口端对接，用于安装机器人的头部组件；所述肩关节下固定板151的矩形部分无半圆形缺口，肩关节下固定板151的矩形部分上阵列分布有螺纹孔，用于胸肩部分1与机器人躯干的连接；肩关节下固定板151的其余部分的结构同肩关节上固定板152，在肩关节下固定板151和肩关节上固定板152之间通过螺钉按照前后位置垂直固定胸前面板153和胸后面板154；所述胸前面板153的四个边角位置均设有蜗杆轴安装孔，在下部两个蜗杆轴安装孔的斜上方对应设置有两个用于固定肩关节减速器安装座的安装孔，在上部的两个蜗杆轴安装孔正下方设置有2个与胸后面板肩关节减速器安装座的安装孔位置对应的肩关节电机接线孔，胸前面板153中心偏上方设有镂空孔；所述胸后面板154的四个边角与胸前面板153的对应位置上也均设有蜗杆轴安装孔，在胸后面板154上部的两个蜗杆轴安装孔的正下方设有用于固定肩关节减速器安装座的安装孔，在下部两个蜗杆轴安装孔的斜上方对应设置有2个与胸前面板肩关节减速器安装座的安装孔位置对应的肩关节电机接线孔，胸后面板154中心偏上方也设有镂空孔。

所述肩关节回转体12如图5所示，是一个对称结构，由2个肩关节回转块121、肩关节回转体支架122组成，两个肩关节回转块121与肩关节支架的两端通过螺钉连接，形成一个凹字形的回转体；

所述肩关节回转块121如图6所示，由肩关节回转件1214、肩关节回转体轴承1213、肩关节回转体轴承内圈挡块1212、肩关节回转体轴承外圈挡板1211组成。肩关节回转体轴承1213的外圈与肩关节上固定板152或肩关节下固定板151的轴承安装孔配合，一端通过轴承安装孔的孔肩定位，另一端通过肩关节回转体轴承外圈挡板1211定位，肩关节回转体轴承外圈挡板1211通过螺钉固定在肩关节上固定板152或肩关节下固定板151上。肩关节回转体轴承1213的内圈与肩关节回转体轴承内圈挡块1212配合并对一端进行定位。肩关节回转件1214与肩关节回转体轴承内圈挡块1212通过螺钉固连。肩关节回转体轴承1213是一个圆锥滚子轴承，2个肩关节回转体轴承1213在空间上形成面对面装配。肩关节回转件1214具有安装肩关节回转体轴承1213的内腔，覆盖在肩关节上固定板152或肩关节下固定板151的轴承安装孔所在位置。肩关节回转体轴承内圈挡块1212、肩关节回转体轴承外圈挡板1211及肩关节回转体轴承1213均位于肩关节回转件1214的内腔中。当肩关节回转件1214转动时，肩关节回转体轴承1212可以起到支撑作用。

所述肩关节机械传动部分13如图7所示，由肩关节第一传动链131、肩关节第二传动链132，肩关节差动部分133组成。肩关节第一传动链131与肩关节第二传动链132安装在胸腔15中，肩关节第一传动链131靠近肩关节下固定板151，肩关节第二传动链靠近肩关节上固定板152，两个传动链均采用蜗轮蜗杆方式传动，两个传动链的蜗轮分别与肩关节差动部分133通过相应的轴承固定。两个传动链的结构相同，只是在胸腔中的空间布置略有差异，故只对肩关节第一传动链131进行说明。

所述肩关节第一传动链131如图8所示，由肩关节编码器13103、肩关节电机13102、肩关节减速器13101、肩关节减速器安装座13112、肩关节主动直齿轮13111，肩关节从动直齿轮13110、蜗杆轴13109、蜗杆13105、蜗杆轴套13107、第一蜗杆轴承13108、第二蜗杆轴承13104，蜗轮13106组成。

肩关节编码器13103安装在肩关节电机13102末端，肩关节电机13102的电机轴与肩关节减速器13101的输入端通过联轴器连接。肩关节减速器13101与肩关节减速器安装座13112通过螺钉固连，肩关节减速器安装座13112通过螺钉安装在胸前面板153的肩关节减速器安装座的安装孔上。肩关节主动直齿轮13111通过平键和顶丝安装在肩关节减速器13101的输出轴上，肩关节从动直齿轮13110通过平键安装在蜗杆轴13109上，并与肩关节主动直齿轮13110啮合。蜗杆13105通过平键安装在蜗杆轴13109上，一端通过蜗杆轴的轴肩定位，另一端通过蜗杆轴套13107定位。蜗杆轴13109两端通过第一蜗杆轴承13108与第二蜗杆轴承13104支撑。蜗杆13105与蜗轮13106啮合。

所述肩关节差动部分133如图9所示，是一个对称结构，由肩关节锥齿轮轴13303、2个对称布置的肩关节主动锥齿轮13305、肩关节从动锥齿轮13311，肩关节T形轴13310、2个对称布置的肩关节差动轴承13301、肩关节差动轴承座13304、2个肩关节锥齿轮轴套13302、肩关节传动法兰连接件13306，肩关节传动轴承13308、肩关节传动法兰13309、肩关节传动轴承挡板13307组成。因为肩关节差动部分133是一个对称结构，对称平面过肩关节T形轴13310轴线且与肩关节锥齿轮轴13303轴线垂直，因此只对图中对称平面的上半部分进行说明。肩关节主动锥齿轮13305与蜗轮13106之间通过螺钉固连，且两者回转轴重合，蜗轮13106另一端面与肩关节差动轴承座13304通过螺钉固连，且两者回转轴重合。肩关节差动轴承13301外圈与肩关节差动轴承座13304配合，一端通过肩关节差动轴承座13304的孔肩定位，另一端不进行定位，肩关节差动轴承13301内圈与肩关节锥齿轮轴13303配合，一端通过肩关节锥齿轮轴13303的轴肩定位，另一端通过肩关节锥齿轮轴套13302定位。肩关节差动轴承13301可以承受肩关节主动锥齿轮13305所受的径向力与指向肩关节主动锥齿轮13305大端的轴向力。所述肩关节从动锥齿轮13311同时与上下两个肩关节主动锥齿轮13305相啮合，在上下两个肩关节主动锥齿轮13305之间的肩关节锥齿轮轴13303上安装肩关节T形轴13310，所述肩关节T形轴13310的短边帽端上设有与肩关节锥齿轮轴13303相配合的圆孔，肩关节T形轴13310的长边轴端穿过肩关节从动锥齿轮13311和肩关节传动件13306；肩关节传动法兰连接件13306的一端与肩关节从动锥齿轮13311接触，另一端与肩关节传动法兰13309接触，三者回转轴重合，并通过螺钉固连。肩关节传动轴承13308外圈与肩关节回转体支架122上的轴承孔配合，一端由肩关节回转体支架122上的轴承孔孔肩定位，另一端由肩关节传动轴承挡板13307定位，肩关节传动轴承挡板13307通过螺钉固定在肩关节回转体支架122的内端面上，能挡住肩关节传动轴承13308内侧外圈。肩关节传动轴承13308内圈与肩关节传动法兰连接件13306配合，一端由肩关节传动法兰连接件13306的轴肩定位，另一端由肩关节传动法兰13309的端面定位。肩关节传动轴承13307可承受来自肩关节从动锥齿轮13311的轴向力以及来自肩关节传动法兰13309的轴向拉力。

所述肩关节回转体角位移测量装置14如图10所示由肩关节回转体电位器142、肩关节回转体电位器安装座141、肩关节回转体电位器传动件143、一字槽螺钉144组成。一字槽螺钉144将肩关节锥齿轮轴13303固定在肩关节上固定板152上，肩关节回转体电位器传动件143的一字凸起部分与一字槽螺钉144的一字凹槽啮合。肩关节回转体电位器142的转轴是一个D形轴，与肩关节回转体电位器传动件143的盲孔配合，并通过顶丝定位。肩关节回转体电位器143安装在肩关节回转体电位器安装座141上，肩关节回转体电位器安装座141通过螺钉安装在肩关节回转件1214的外表面上。

所述肩关节传动法兰角位移测量装置11如图11所示，由肩关节传动法兰电位器112、肩关节传动法兰电位器安装座111、肩关节传动法兰电位器传动件113组成。肩关节T形轴13310末端是一个一字凹槽，肩关节传动法兰电位器传动件113的一字凸起部分与肩关节T形轴13310的一字凹槽啮合。肩关节传动法兰电位器112的转轴是一个D形轴，与肩关节传动法兰电位器传动件113的盲孔配合，并通过顶丝定位。肩关节传动法兰电位器112安装在肩关节传动法兰电位器安装座111上，肩关节传动法兰电位器安装座111通过螺钉安装在肩关节传动法兰13309上。

所述肘关节2如图3所示由肘关节腔体25、肘关节机械传动23、肘关节回转体21、肘关节回转体角位移测量装置24、肘关节传动法兰角位移测量装置22组成，各部分之间通过螺钉固连。肘关节机械传动23的零部件一部分安装在肘关节腔体25内部，另一部分安装在肘关节回转体21与肘关节腔体25形成的空腔内。肘关节回转体21与肘关节腔体25之间通过一对圆锥滚子轴承连接；肘关节回转体角位移测量装置24安装在肘关节机械传动23的肘关节锥齿轮轴上，用于测量肘关节回转体21的角位移；肘关节传动法兰角位移测量装置22安装在肘关节回转体21的肘关节回转体支架213上，与肘关节机械传动23的肘关节传动法兰连接件23108固定，用于测量肘关节传动法兰23107的角位移。肘关节2处于初始状态时(如图3中所示，关节转角均为0°)呈长圆柱体形状。

所述肘关节腔体25如图12所示，由肘关节传动端盖254、肘关节电机安装座253、肘关节传动座252、2个肘关节固定板251组成。肘关节传动端盖254、肘关节电机安装座253、肘关节减速器安装座252依次连接形成一个圆柱体，在肘关节减速器安装座252的外侧对称固定两个肘关节固定板251，各部分之间通过螺钉固连，形成一个腔体。所述肘关节固定板251具有吊耳，吊耳上设置有圆柱凸台，吊耳内侧的固定板上设有两个安装孔，吊耳内侧的固定板与肘关节减速器传动座252通过螺钉固定，吊耳下部的固定板与肘关节减速器传动座252的凹陷部分固定在一起；所述吊耳外侧的固定板上设有弓形面；

所述肘关节回转体21如图13所示，是一个对称结构，由2个对称布置的肘关节回转块211、肘关节传动轴承挡板212、肘关节支架213组成。肘关节支架213的两端分别连接两个肘关节回转块211的内侧面，在肘关节支架213和两个肘关节回转块211的外端面上固定肘关节传动轴承挡板212，四个部件形成圆柱形结构，具有内部空腔，各部分之间通过螺钉固连。

所述肘关节回转块211如图14所示，由肘关节回转件2114、肘关节回转体轴承2112、肘关节回转体轴承外圈挡板2111、肘关节回转体轴承内圈挡板2113组成。肘关节回转件2114远离肘关节支架213(见图13)的一端对应肘关节固定板251上的圆柱凸台位置设有肘关节回转体轴承安装腔，肘关节回转体轴承2112安装在该安装腔内，肘关节回转体轴承2112内圈与肘关节固定板251的圆柱凸台配合，并定位一端，另一端由肘关节回转体轴承内圈挡板2113定位。肘关节回转体轴承2112外圈与肘关节回转件2114的肘关节回转体轴承安装腔配合，并定位肘关节回转体轴承一端，另一端由肘关节回转体轴承外圈挡板2111定位。当肘关节回转件2114转动时，肘关节回转体轴承2112可以起到支撑作用。

所述肘关节机械传动23如图15所示，由两条并行的传动链肘关节第一传动链232、肘关节第二传动链233以及肘关节差动部分231组成，肘关节第一传动链232和肘关节第二传动链233均通过准双曲面齿轮大轮与肘关节差动部分的两个肘关节主动锥齿轮23105固定，两组传动链结构相同，在空间布置上是中心对称关系，故只对肘关节第一传动链232进行说明。

所述肘关节第一传动链232如图16所示，由肘关节编码器23208、肘关节电机23209、肘关节减速器23202、肘关节减速器安装座23203、肘关节主动直齿轮23210，肘关节从动直齿轮23201、准双曲面齿轮大轮23207、准双曲面齿轮小轮23206、面对面安装的一对小轮轴承(小轮第一轴承23204、小轮第二轴承23205)组成。

肘关节编码器23208安装在肘关节电机23209末端，肘关节电机23209轴是D形轴，肘关节主动直齿轮23210通过顶丝安装在肘关节电机的输出轴上。肘关节从动直齿轮23201与肘关节减速器23202的输入端通过平键连接以及顶丝定位，并与肘关节主动直齿轮23210啮合，肘关节电机23209与肘关节减速器23202分别安装在肘关节主动直齿轮23210与肘关节从动直齿轮23201所在平面的一侧，目的是缩短传动链的空间长度。准双曲面齿轮小轮23206通过平键与肘关节减速器23202的输出端连接。肘关节减速器23202与肘关节减速器安装座23203通过螺钉固连，肘关节减速器安装座23203通过螺钉安装在肘关节臂腔252上，肘关节主动直齿轮23210与肘关节从动直齿轮23201均位于肘关节臂腔252内。面对面安装的小轮第一轴承23204、小轮第二轴承23205固定在准双曲面齿轮小轮与肘关节减速器的输出端连接位置附近，可以承受小轮的轴向力，准双曲面齿轮小轮23206与准双曲面齿轮大轮23207啮合。

所述肘关节差动部分231如图17所示，由肘关节锥齿轮轴23102、2个肘关节主动锥齿轮23105、肘关节从动锥齿轮23106、2个主动轮衬套23104、从动轮衬套23110、肘关节T形轴23111、2个推力轴承23103、肘关节传动法兰连接件23108、肘关节传动轴承23109、肘关节传动法兰23107、2个内六角螺钉23101组成。

肘关节差动部分231是一个对称结构，对称平面过肘关节T形轴23111轴线且与肘关节锥齿轮轴23102轴线垂直，因此只对图中对称平面的上半部分进行说明。肘关节主动锥齿轮23105的内孔与主动轮衬套23104外圈过盈配合，主动轮衬套23104的内圈与肘关节锥齿轮轴23102间隙配合，主动轮衬套23104起到支撑以及减小摩擦的作用。肘关节主动锥齿轮23105与准双曲面齿轮大轮23207之间通过螺钉固连，且两者回转轴重合。推力轴承23103可以承受肘关节主动锥齿轮23105指向大端的轴向力。肘关节传动法兰连接件23108的一端与肘关节从动锥齿轮23106接触，另一端与肘关节传动法兰23107接触，三者回转轴重合，并通过螺钉固连。肘关节传动法兰连接件23108设有用于安装肘关节传动法兰主动齿轮225的法兰盘。肘关节传动轴承23109外圈与肘关节回转体支架213上的轴承安装孔配合，肘关节传动轴承23109外圈的内侧端由肘关节回转体支架213上的轴承安装孔孔肩定位，另一端由肘关节传动轴承挡板212定位。肘关节传动轴承23109内圈与肘关节传动法兰连接件23108配合，一端由肘关节传动法兰连接件23108的轴肩定位，另一端由肘关节传动法兰23107端面定位。肘关节传动轴承23109可承受来自肘关节从动锥齿轮23106的轴向力以及来自肘关节传动法兰23107的轴向拉力。所述肘关节T形轴23111的短边帽端上设有与肘关节锥齿轮轴23102相配合的圆孔，肘关节T形轴23111的长边轴端穿过肘关节从动锥齿轮23106和肘关节传动法兰连接件23108，并与从动轮衬套23110内圈配合。肘关节T形轴23111的短边帽端圆侧面上设有用于安装肘关节回转体主动齿轮241的法兰盘，肘关节T形轴23111的长边轴端避开肘关节回转体主动齿轮241转动空间垂直于短边帽端引出。

所述肘关节回转体角位移测量装置24如图18所示，由肘关节回转体主动齿轮241、肘关节回转体从动齿轮242、肘关节回转体电位器安装座245、肘关节回转体电位器244、肘关节回转体齿轮支架243组成。肘关节回转体主动齿轮241与肘关节T形轴23111通过螺钉固连，肘关节回转体电位器安装座245通过螺钉与肘关节锥齿轮轴23102固连。肘关节回转体主动齿轮241安装在肘关节回转体电位器244的转动轴上，并通过顶丝固定。肘关节回转体电位器244底部的两个定位凸台插入肘关节回转体电位器安装座245的两个定位孔，其底部两侧的金属片穿过肘关节回转体电位器安装座245的细槽并箍紧在上面。肘关节回转体主动齿轮241由肘关节回转体齿轮支架243支撑，肘关节回转体齿轮支架243通过螺栓螺母与肘关节回转体电位器安装座245固连。

所述肘关节传动法兰角位移测量装置22如图19所示，由肘关节传动法兰主动齿轮225、肘关节传动法兰从动齿轮221、肘关节传动法兰电位器224、肘关节传动法兰电位器安装座223、肘关节传动法兰齿轮支架222组成。肘关节传动法兰主动齿轮225与肘关节差动部分的肘关节传动法兰连接件23108通过螺钉固连。肘关节传动法兰从动齿轮221安装在肘关节传动法兰电位器224的转动轴上，并通过顶丝固定，肘关节传动法兰从动齿轮221与肘关节传动法兰主动齿轮225相啮合。其底部的两个定位凸台插入肘关节传动法兰电位器安装板223的两个定位孔，两侧的金属片穿过传动法兰电位器安装板223的细槽并箍紧在上面。肘关节传动法兰从动齿轮221由肘关节传动法兰齿轮支架222支撑，肘关节传动法兰齿轮支架222与肘关节传动法兰电位器安装座223一起通过螺钉与肘关节回转体支架213固连。

本实用新型的工作过程如下：

所述机器人双臂结构的胸肩部分1包含2个对称布置的差动结构，由2个肩关节主动锥齿轮13305、肩关节从动锥齿轮13311，肩关节锥齿轮轴13303和肩关节T形轴13310构成。肩关节第一传动链132与肩关节第二传动链133将运动分别传递给2个相同且对称布置的肩关节主动锥齿轮13305，通过改变2个肩关节主动锥齿轮13305的转速以及转动方向可以实现两个相互垂直方向的转动，一个是肩关节回转体12绕肩关节锥齿轮轴13303的转动，另一个是肩关节传动法兰13309绕肩关节T形轴13310的转动，即2个自由度运动，整个胸肩部分1有4个自由度。

假设两个肩关节主动锥齿轮13305的转速分别是n_a1和n_a3，肩关节从动锥齿轮13311的齿数和转速分别是z_a2和n_a2(即肩关节传动法兰13309的绕肩关节T形轴13310的转动速度)，肩关节T形轴13310绕肩关节锥齿轮轴13303的转速是n_aH(即肩关节回转体12绕肩关节锥齿轮轴13303的转动速度)。若以n_a1的方向为正，并规定n_a1与n_a3均为正值，即只表示转数值。

当n_a1和n_a3同向时，关节的运动满足如下关系：

当n_a1和n_a3反向时，关节的运动满足如下关系：

按上述公式计算后，若n_aH为正值，表示n_aH与n_a1同向，若n_aH为负值，表示n_aH与n_a1反向；n_a2的方向与n_a1的方向垂直，若n_a2为正值，可记n_a2方向为正，若n_a2为负值，可记n_a2方向为负。

所述机器人双臂的肘关节2包含1个差动结构，由2个肘关节关节主动锥齿轮23105、肘关节从动锥齿轮23106，肘关节锥齿轮轴23102和肘关节T形轴23111构成。肘关节第一传动链232与肘关节第二传动链233将运动分别传递给2个相同且对称布置的肘关节主动锥齿轮23105，通过改变2个肘关节主动锥齿轮23105的转速以及转动方向可以实现两个相互垂直方向的转动，一个肘关节回转体21绕肘关节锥齿轮轴23102的转动，另一个是肘关节传动法兰绕23107肘关节T形轴23111的转动，即2个自由度运动，整个肘关节2有2个自由度。

假设两个肘关节主动锥齿轮23105的齿数为z_b1，转速分别是n_b1和n_b3，肘关节从动锥齿轮23106的齿数和转速分别是z_b2和n_b2(即肘关节传动法兰绕23107肘关节T形轴23111的转动速度)，肘关节T形轴23111绕肘关节锥齿轮轴23102的转动速度n_bH(即肘关节回转体21绕肘关节锥齿轮轴23102的转动速度)。若以n_b1方向为，并规定n_b1与n_b3均为正值，即只表示转数值。

当n_b1和n_b3同向时，关节的运动满足如下关系：

当n_b1和n_b3反向时，则关节的运动满足如下关系：

按上述公式计算后，若n_bH为正值，表示n_bH与n_b1同向，若n_bH为负值，表示n_bH与n_b1反向；n_b2的方向与n_b1的方向垂直，若n_b2为正值，可记n_b2方向为正，若n_b2为负值，可记n_b2方向为负。

所述肩关节回转体角位移测量装置14工作过程是当肩关节回转体12绕肩关节锥齿轮轴13303转动时，肩关节回转体电位器142的转轴相当于固定，肩关节回转体12带动肩关节回转体电位器142转动时，肩关节回转体电位器142的主体部分与转轴有相对转动，根据肩关节回转体电位器142的阻值变化可以计算出肩关节回转体12的角位移。

所述肩关节传动法兰角位移测量装置11工作过程是当肩关节传动法兰13309绕肩关节T形轴转动时，肩关节传动法兰电位器112的转轴相当于固定，肩关节传动法兰13309带动肩关节传动法兰电位器112转动时，肩关节传动法兰电位器112主体部分与转轴有相对转动，根据肩关节传动法兰电位器112的阻值变化可以计算出肩关节传动法兰13309的角位移。

所述肘关节回转体角位移测量装置24工作过程是当肘关节回转体21绕肩关节锥齿轮轴23102转动时，肘关节回转体21电位器固定，肘关节T形轴23111带动肘关节回转体主动齿轮241转动，肘关节回转体从动齿轮242从动，肘关节回转体从动齿轮242带动肘关节回转体电位器244的转轴转动，根据肘关节回转体电位器244的阻值变化可以计算出肘关节回转体21的角位移。

所述肘关节传动法兰角位移测量装置22工作过程时当肘关节传动法兰23107绕肘关节T形轴23111转动时，肘关节传动法兰电位器224固定，肘关节T形轴23111带动肘关节传动法兰主动齿轮225转动，肘关节传动法兰从动齿轮221从动，肘关节传动法兰从动齿轮221带动肘关节传动法兰电位器224的转轴转动，根据肘关节传动法兰电位器224的阻值变化可以计算出肘关节传动法兰23107的角位移。

本实用新型中机器人双臂结构的胸肩部分的肩关节和肘关节采用小功率电机以及多级传动链设计，电机优选maxon直流电机，功率在80w-200w之间。电机以及传动件(齿轮、涡轮蜗杆等)可以安装在机器人胸腔以及手臂腔体内，同时单臂有6个自由度，且可以承受较大负载，机器人双臂结构可以完成公主抱动作，能够抱起70Kg的人。因为肩关节传动链中使用了涡轮蜗杆结构，肘关节的传动链中使用了准双曲面齿轮结构，使得机器人关节具有机械自锁性，断电不会影响到动作保持(机械自锁比电机抱闸更加稳定)，也就是说动作保持阶段不需要电机伺服，节约电能的同时具有更好的安全性。

本实用新型未述及之处适用于现有技术。

Claims (8)

1.一种差动式机器人双臂结构，由差动式关节组成，包括胸肩部分，以胸肩部分中心轴线对称连接两条结构相同的手臂，每条手臂由上至下依次包括肩肘关节连接件、肘关节、肘关节连接件、肘关节及下臂，其特征在于：

整个双臂结构包括胸肩部分、两个肩肘关节连接件、两个肘关节连接件、四个相同的肘关节，各个部分之间通过螺钉固连；肘关节整体呈圆柱形，

所述胸肩部分内左右对称安装有两个肩关节机械传动部分，肘关节中安装有肘关节机械传动，两个肩关节机械传动部分的输出具有两个转轴相互垂直的旋转自由度，肘关节机械传动的输出也具有两个转轴相互垂直的旋转自由度；肩肘关节连接件的两端分别连接肩关节机械传动部分的输出端及肘关节的固定端，肘关节连接件一方面连接与肩肘关节连接件连接的肘关节的肘关节机械传动的输出，一方面连接另一个肘关节的固定端；远离肩肘关节连接件的肘关节的肘关节机械传动的输出连接下臂。

2.根据权利要求1所述的差动式机器人双臂结构，其特征在于，所述肩关节机械传动部分采用双电机-蜗轮蜗杆-主动锥齿轮形式传动实现差动控制，肘关节机械传动采用两组电机-准双面齿轮-主动锥齿轮形式传动实现差动控制。

3.根据权利要求1所述的差动式机器人双臂结构，其特征在于，所述肩关节机械传动部分由肩关节第一传动链、肩关节第二传动链，肩关节差动部分组成，肩关节第一传动链与肩关节第二传动链安装在胸肩部分的胸腔中，肩关节第一传动链与肩关节第二传动链的结构相同，只是在胸腔中的空间布置有差异，

所述肩关节第一传动链由肩关节编码器、肩关节电机、肩关节减速器、肩关节减速器安装座、肩关节主动直齿轮，肩关节从动直齿轮、蜗杆轴、蜗杆、蜗杆轴套、第一蜗杆轴承、第二蜗杆轴承，蜗轮组成；肩关节编码器安装在肩关节电机末端，肩关节电机的电机轴与肩关节减速器的输入端通过联轴器连接，肩关节减速器与肩关节减速器安装座通过螺钉固连，肩关节减速器安装座通过螺钉安装在胸肩部分的胸前面板的肩关节减速器安装座的安装孔上；肩关节主动直齿轮通过平键和顶丝安装在肩关节减速器的输出轴上，肩关节从动直齿轮通过平键安装在蜗杆轴上，并与肩关节主动直齿轮啮合；蜗杆通过平键安装在蜗杆轴上，一端通过蜗杆轴的轴肩定位，另一端通过蜗杆轴套定位；蜗杆轴两端通过第一蜗杆轴承与第二蜗杆轴承支撑，蜗杆与蜗轮啮合；

所述肩关节差动部分是一个对称结构，由肩关节锥齿轮轴、2个对称布置的肩关节主动锥齿轮、肩关节从动锥齿轮，肩关节T形轴、2个对称布置的肩关节差动轴承、肩关节差动轴承座、2个肩关节锥齿轮轴套、肩关节传动法兰连接件、肩关节传动轴承、肩关节传动法兰、肩关节传动轴承挡板；肩关节差动部分的对称平面过肩关节T形轴轴线且与肩关节锥齿轮轴轴线垂直；

肩关节主动锥齿轮与蜗轮之间通过螺钉固连，且两者回转轴重合，蜗轮另一端面与肩关节差动轴承座通过螺钉固连，且两者回转轴重合；肩关节差动轴承外圈与肩关节差动轴承座配合，一端通过肩关节差动轴承座的孔肩定位，另一端不进行定位，肩关节差动轴承内圈与肩关节锥齿轮轴配合，一端通过肩关节锥齿轮轴的轴肩定位，另一端通过肩关节锥齿轮轴套定位；所述肩关节从动锥齿轮同时与上下两个肩关节主动锥齿轮相啮合，在上下两个肩关节主动锥齿轮之间的肩关节锥齿轮轴上安装肩关节T形轴，所述肩关节T形轴的短边帽端上设有与肩关节锥齿轮轴相配合的圆孔，肩关节T形轴的长边轴端穿过肩关节从动锥齿轮和肩关节传动法兰连接件；肩关节传动法兰连接件的一端与肩关节从动锥齿轮接触，另一端与肩关节传动法兰接触，三者回转轴重合，并通过螺钉固连；肩关节传动轴承外圈与肩关节回转体支架上的轴承孔配合，一端由肩关节回转体支架上的轴承孔孔肩定位，另一端由肩关节传动轴承挡板定位，肩关节传动轴承挡板通过螺钉固定在肩关节回转体支架的内端面上，能挡住肩关节传动轴承内侧外圈；肩关节传动轴承内圈与肩关节传动法兰连接件配合，一端由肩关节传动法兰连接件的轴肩定位，另一端由肩关节传动法兰的端面定位。

4.根据权利要求1所述的差动式机器人双臂结构，其特征在于，所述肘关节机械传动由两条并行的传动链肘关节第一传动链、肘关节第二传动链以及肘关节差动部分组成；两组传动链结构相同，在空间布置上是中心对称关系；

所述肘关节第一传动链由肘关节编码器、肘关节电机、肘关节减速器、肘关节减速器安装座、肘关节主动直齿轮、肘关节从动直齿轮、准双曲面齿轮大轮、准双曲面齿轮小轮、面对面安装的一对小轮轴承组成；

肘关节编码器安装在肘关节电机末端，肘关节电机轴是D形轴，肘关节主动直齿轮通过顶丝安装在肘关节电机的输出轴上；肘关节从动直齿轮与肘关节减速器的输入端通过平键连接以及顶丝定位，并与肘关节主动直齿轮啮合；准双曲面齿轮小轮通过平键与肘关节减速器的输出端连接，肘关节减速器与肘关节减速器安装座通过螺钉固连，肘关节减速器安装座通过螺钉安装在肘关节的肘关节臂腔上；面对面安装的一对小轮轴承固定在准双曲面齿轮小轮与肘关节减速器的输出端连接位置附近，准双曲面齿轮小轮与准双曲面齿轮大轮啮合；

所述肘关节差动部分包括肘关节锥齿轮轴、两个肘关节主动锥齿轮、肘关节从动锥齿轮、两个主动轮衬套、从动轮衬套、肘关节T形轴、两个推力轴承、肘关节传动法兰连接件、肘关节传动轴承、肘关节传动法兰；

肘关节差动部分是一个对称结构，对称平面过肘关节T形轴轴线且与肘关节锥齿轮轴轴线垂直，肘关节主动锥齿轮的内孔与主动轮衬套外圈过盈配合，主动轮衬套的内圈与肘关节锥齿轮轴间隙配合，肘关节主动锥齿轮与准双曲面齿轮大轮之间通过螺钉固连，且两者回转轴重合；推力轴承用于承受肘关节主动锥齿轮指向大端的轴向力；肘关节传动法兰连接件的一端与肘关节从动锥齿轮接触，另一端与肘关节传动法兰接触，三者回转轴重合，并通过螺钉固连；肘关节传动轴承外圈与肘关节回转体支架上的轴承安装孔配合，肘关节传动轴承外圈的内侧端由肘关节回转体支架上的轴承安装孔孔肩定位，另一端由肘关节传动轴承挡板定位；肘关节传动轴承内圈与肘关节传动法兰连接件配合，一端由肘关节传动法兰连接件的轴肩定位，另一端由肘关节传动法兰端面定位；所述肘关节T形轴的短边帽端上设有与肘关节锥齿轮轴相配合的圆孔，肘关节T形轴的长边轴端穿过肘关节从动锥齿轮和肘关节传动法兰连接件，并与从动轮衬套内圈配合。

5.根据权利要求1所述的差动式机器人双臂结构，其特征在于，所述胸肩部分还包括胸腔、2个肩关节回转体、2个肩关节回转体角位移测量装置、2个肩关节传动法兰角位移测量装置；2个肩关节回转体与胸腔的左右两端连接，形成的空间内对称安装两个肩关节机械传动部分，在肩关节回转体与胸腔连接位置的上部中心外侧安装有肩关节回转体角位移测量装置，在肩关节回转体的对称中心的外侧安装肩关节传动法兰角位移测量装置，各部分之间通过螺钉连接。

6.根据权利要求1所述的差动式机器人双臂结构，其特征在于，所述肘关节还包括肘关节腔体、肘关节回转体、肘关节回转体角位移测量装置、肘关节传动法兰角位移测量装置；肘关节机械传动的零部件一部分安装在肘关节腔体内部，另一部分安装在肘关节回转体与肘关节腔体形成的空腔内，肘关节回转体与肘关节腔体之间通过一对圆锥滚子轴承连接；肘关节处于初始状态时呈长圆柱体形状；肘关节回转体角位移测量装置安装在肘关节机械传动的肘关节锥齿轮轴上，用于测量肘关节回转体的角位移；肘关节传动法兰角位移测量装置安装在肘关节回转体的肘关节回转体支架上，用于测量肘关节传动法兰的角位移。

7.根据权利要求6所述的差动式机器人双臂结构，其特征在于，所述肘关节腔体包括肘关节传动端盖、肘关节电机安装座、肘关节传动座、2个肘关节固定板；肘关节传动端盖、肘关节电机安装座、肘关节减速器安装座依次连接形成一个圆柱体，在肘关节减速器安装座的外侧对称固定两个肘关节固定板，各部分之间通过螺钉固连，形成一个腔体；所述肘关节固定板具有吊耳，吊耳上设置有圆柱凸台，吊耳内侧的固定板上设有两个安装孔，吊耳内侧的固定板与肘关节减速器传动座通过螺钉固定，吊耳下部的固定板与肘关节减速器传动座的凹陷部分固定在一起；所述吊耳外侧的固定板上设有弓形面；

所述肘关节回转体是一个对称结构，由个对称布置的肘关节回转块、肘关节传动轴承挡板、肘关节支架；肘关节支架的两端分别连接两个肘关节回转块的内侧面，在肘关节支架和两个肘关节回转块的外端面上固定肘关节传动轴承挡板，四个部件形成圆柱形结构，具有内部空腔，各部分之间通过螺钉固连。

8.根据权利要求2所述的差动式机器人双臂结构，其特征在于所述电机采用maxon直流电机。

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